1-3-2-氧化剂和还原剂.docx

2022-2023学年高一化学同步学习高效学讲练（精品学案）
第一章 物质及其变化
第一节 物质的分类及转化
第2课时 氧化剂和还原剂
课程学习目标
1.了解氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物的概念；
2.能利用“双线桥”和“单线桥”分析氧化还原反应，会标出电子转移的数目。
3.知道常见的氧化剂、还原剂。
学科核心素养
1．通过对“氧化还原反应”的学习，培养宏观辨识和微观探析的意识。
2．通过对“氧化还原反应特征”的学习，培养变化观念和平衡思想。
3．通过对“电子转移表示”的学习，培养模型认知的能力。
【新知学习】
一．氧化剂和还原剂
在氧化还原反应中，一种物质失去电子（或电子对偏离），必然同时有物质 得到电子（或电子对偏向） 。
1.氧化剂和还原剂
在反应时，所含元素的化合价 升高 ，即 失去电子（或电子对偏离） 的物质是还原剂；
在反应时，所含元素的化合价 降低 ，即 得到电子（或电子对偏向） 的物质是氧化剂；
2.氧化还原反应中的氧化剂和还原剂

被氧化
过程
被还原
还原剂
反应物
氧化剂
失电子
能力
得电子
还原性
性质
氧化性
氧化产物
产物
还原产物
氧化反应
反应
还原反应
得电子，化合价降低
失电子，化合价升高
【总结】

3.氧化还原反应方程式
得到电子，化合价降低，被还原，
发生还原反应，生成还原产物

氧化剂＋还原剂===还原产物＋氧化产物
失去电子，化合价升高，被氧化，
发生氧化反应，生成氧化产物

二．氧化还原反应的表示方法
1.双线桥法
双线桥法是用两条线桥来表示氧化还原反应中化合价变化或电子转移方向和数目的方法。
方法如下：
一条线箭头 由氧化剂 中得电子的原子指向 还原产物 中的同种元素的原子，并标明得到的电子数，
另一条线箭头由 还原剂 中失电子的原子指向 氧化产物 中的同种元素的原子，并标明失去的电子数。
可概括为“标变价、画箭头、算数目、说变化”。

得到2×3e－，
化合价降低，被还原
得到2×2e－，
化合价降低，被还原

【练习】

2CuO+C2Cu+CO2↑ Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
失去4e－，
化合价升高，被氧化

失去3×2e－，
化合价升高，被氧化

注意：①箭头由反应物指向生成物 ②线桥连接同一元素
③桥上标明“得到”“失去”字样，且注明得失电子总数
2.单线桥法
单线桥法是用一条线桥来表示氧化还原反应中电子转移的方向和数目的方法。
方法如下：在反应物一侧，
箭号起点为 失电子 原子，终点为 得电子 原子，在线上只标转移电子总数，不标“得到”“失去”。

4e－
6e－
【练习】
2CuO+C2Cu+CO2↑ Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
注意：①箭头由反应物中的失电子元素指向反应物中的得电子元素
②线桥不一定连接同一元素
③桥上不标 “得到”“失去”字样，只需注明得失电子总数
三．常见的氧化剂和还原剂
1.常见的氧化剂
常见的氧化剂有：
①典型的非金属单质，如： F2、O2、Cl2、Br2
②有变价元素的高价态化合物或离子，如： KMnO4、浓H2SO4、HNO3、H+、HClO
③金属阳离子，如： Fe3+、Cu2+
2.常见的还原剂
常见的还原剂有：
①典型的金属单质，如： K、Ca、Na、Mg、Al
②某些非金属单质及其化合物。如： H2、C、CO 、S
③有变价元素的最低价态化合物或离子，如： H2S、HI、HBr, NH3、S2-、I-、Fe2+,Br-
3.具有中间价态原子的物质，既能表现氧化性，又能表现还原性
例如：
Fe Fe2+ Fe3+ ； H2O H2O2 O2 ； S SO32- SO42-
化合价 0 +2 +3 -2 -1 0 0 +4 +6
【注意】
(1)某元素由化合态变为游离态时，该元素可能被还原，也可能被氧化。
(2)在氧化还原反应中，非金属单质不一定只做氧化剂。
(3)所含元素价态越高，化合物的氧化性不一定越强。
(4)在氧化还原反应中，一种元素被氧化，不一定有另一种元素被还原。
【知识进阶】
一．氧化还原反应中化合价的变化
【问题探究】
1．在氧化还原反应中会不会只有化合价的升高或降低？
氧化还原反应中化合价的升高与降低必然同时发生，不能独立存在。
2．在氧化还原反应中，得电子的和失电子的可以是同一种物质或元素吗？
可以。如2H2O2H2↑＋O2↑(同一种物质)，2H2O22H2O＋O2↑(同一种元素)。
3．氧化还原反应中转移电子总数是得到的电子数或失去的电子数，而不是二者的加和。

【规律方法】
(1)常见元素的主要化合价氟氯溴碘负一价；正一氢银与钾钠。氧的负二先记清；正二镁钙钡和锌。正三是铝正四硅；下面再把变价归。全部金属是正价；一二铜来二三铁。锰正二四与六七；碳的二四要牢记。非金属负主正不齐；氯的负一正一五七。氮磷负三与正五；不同磷三氮二四。硫有负二正四六；边记边用就会熟。
(2)常见根价口诀
一价铵根硝酸根；氢卤酸根氢氧根。
高锰酸根氯酸根；高氯酸根醋酸根。
二价硫酸碳酸根；氢硫酸根锰酸根。
暂记铵根为正价；负三有个磷酸根。
【典例1】氢气还原氧化铜：CuO + H2 Cu + H2O，在该反应中
A．CuO作还原剂
B．铜元素化合价降低，Cu作氧化剂
C．CuO作氧化剂
D．氢元素化合价升高，H2O是还原产物
【答案】C
A．该反应中氧化铜得电子化合价降低，则CuO作氧化剂，选项A错误；
B．反应前后，铜元素的化合价由+2价变为0价，所以铜元素的化合价降低，Cu为还原产物，选项B错误；
B．该反应中氧化铜得电子化合价降低，所以CuO作氧化剂，选项C正确；
D．反应前后，氢气化合价升高被氧化发生氧化反应，H2O是氧化产物，选项D错误；
答案选C。
（变式训练1）氮化铝(AlN)被广泛应用于电子、陶瓷等工业领域。在一定条件下,高温AlN可通过如下反应制取:。下列叙述正确的是
A．AlN中N元素的化合价为+3
B．上述反应中AlN为氧化产物
C．上述反应中氮元素被还原，发生还原反应
D．上述反应中有电子的转移，是因为有元素的化合价发生变化
【答案】C
A．由金属与非金属元素组成的化合物中，金属元素显正价，非金属元素显负价，因此Al的化合价为+3价，N元素的化合价为-3，故A错误
B．上述反应中，N元素化合价由N2中的0价降低为AlN中的-3价，发生还原反应，AlN为还原产物，故B错误；
C．上述反应中，N元素的化合价从0价变成AlN中的-3价，化合价降低，N2发生还原反应，故C正确；
D．氧化还原反应的本质为电子转移，电子转移导致元素的化合价发生变化，故D错误；
故选C。
二．电子守恒在建立“化学关系式”中的应用
氧化还原反应及问题Ⅰ
在溶液中，一定量的FeSO4被适量Cl2完全氧化，离子方程式为：
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　①
上述反应生成的Cl－又被适量KMnO4氧化为Cl2，离子方程式为：
10Cl－＋2MnO＋16H＋===5Cl2↑＋2Mn2＋＋8H2O　②
试建立起Fe2＋与MnO之间的化学关系式。
电子转移分析：
反应①：　
反应②：
实际上反应①与②转移电子数相等，也就是参加反应的Fe2＋失电子数与MnO得电子数相等。
Fe2＋与MnO之间的化学关系式为：5Fe2＋～MnO
氧化还原反应及问题Ⅱ
在溶液中，一定量的KI被适量FeCl3完全氧化，离子方程式为：
2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋　①
上述反应生成的I2又将适量S2O氧化为S4O，离子方程式为：
I2＋2S2O===S4O＋2I－　②
试建立起I－与S2O之间的化学关系式。
电子转移分析：
反应①：2
反应②：
实际上反应①与②转移电子数相等，也就是参加反应的I－、S2O失电子数相等。
I－与S2O之间的化学关系式为：I－～S2O

【典例2】（2021·河北武强中学高一月考）(一)火药是中国的“四大发明”之一，永远值得炎黄子孙骄傲，也永远会激励着我们去奋发图强。黑火药在发生爆炸时，发生如下的反应：2KNO3+C+S=K2S+2NO2↑+CO2↑。其中被还原的元素是_____，被氧化的元素是_____，氧化剂是_____，还原剂是______
(二)已知铜在常温下能被稀HNO3溶解，反应为3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
(1)请将上述反应改写成离子方程式：______。
(2)氧化剂是______，还原剂是_______。
(3)用双线桥法标出该反应的电子转移情况：_______。
(4)在参加反应的硝酸中，起氧化作用的HNO3与起酸性作用的HNO3的质量比为______。
【答案】N、S C KNO3、S C 3Cu+8H++2=3Cu2++2NO↑+4H2O HNO3 Cu 1:3
【分析】
根据化合价的变化判断氧化还原反应中的对应项，化合价升高的元素是被氧化，所含元素的物质是还原剂；降低的元素是被还原，所含元素的反应物是氧化剂；化合价的变化值即是得电子数、失电子数、转移电子数。
(一)根据元素的化合价变化判断：N元素由+5价降到+4价，S元素由0价降到-2价，故N、S元素被还原，C元素的化合价由0价升为+4价，被氧化。含N、S元素的反应物做氧化剂，即是KNO3、S，含化合价升高的反应物做还原剂，是C；
（二）（1）根据单质、氧化物不能改写为离子，得出离子方程式为：3Cu+8H++2=3Cu2++2NO↑+4H2O；
(2)元素N由+5价变为+2价，故含氮的硝酸做氧化剂，Cu元素化合价由0升为+2价，Cu做为还原剂；
(3) 根据双线桥法的规则：

(4)根据变价元素N由+5价变为+2价有2个N，没有发生变化N有6个，故起氧化作用的HNO3与起酸性作用的HNO3的质量比为1:3；
【点睛】
转移电子数等于化合价的升高总数等于化合价的降低总数，根据化合价的变化判断对应项。

（变式训练2）按要求回答下列各题：
I．已知实验室制取氯气的反应原理为：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O，据此回答下列问题：
(1)氧化剂是___________(填写化学式)；还原剂是___________(填写化学式)；氧化剂和还原剂个数比是 ___________。
(2)该实验室制取氯气反应的离子方程式为___________。
II．用双线桥法表示电子转移的方向和数目：KClO3+6HCl(浓)KCl+3Cl2↑+3H2O ___________
III．医学上常用酸性高锰酸钾溶液与草酸溶液的反应来测定血钙的含量，配平以下离子方程式，并填上合适的微粒：_________ ____H++____MnO+____H2C2O4 =____CO2↑+____Mn2++____
【答案】MnO2 HCl 1：2 MnO2+4H++2Cl-(浓)Mn2++Cl2↑+2H2O 6H++2MnO+5H2C2O4 =10CO2↑+2Mn2++8H2O
I． (1)在氧化还原反应中，氧化剂是反应物中得到电子化合价降低被还原的物质，故为：MnO2，还原剂是反应物中失去电子化合价升高被氧化的物质，故为：HCl；由于反应中4分子的HCl中只有2分子的Cl化合价升高被氧化，故氧化剂和还原剂个数比是1：2，故答案为：MnO2； HCl；1：2；
(2)根据离子方程式的书写原则可知，该实验室制取氯气反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-(浓)Mn2++Cl2↑+2H2O，故答案为：MnO2+4H++2Cl-(浓)Mn2++Cl2↑+2H2O；
II．反应KClO3+6HCl(浓)KCl+3Cl2↑+3H2O中KClO3中的Cl由+5价降低为Cl2中的0价，HCl中的Cl由-1价升高为Cl2中的0价，故用双线桥法表示电子转移的方向和数目为：，故答案为：；
III．根据元素守恒可推知另一种生成物为H2O，根据氧化还原反应的配平原则可知，反应中Mn由MnO中的+7价变为+2价的Mn2+，化合价降低了5，而C则由H2C2O4的+3价升高为+4价的CO2，化合价生高了2，根据化合价升高和降低的总数相等的最小公倍数法进行配平可得，该离子方程式为：6H++2MnO+5H2C2O4 =10CO2↑+2Mn2++8H2O，故答案为：6H++2MnO+5H2C2O4 =10CO2↑+2Mn2++8H2O。
【效果检测】
1．（2022·浙江湖州·高一期末）反应中，还原剂是
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】
反应中，Cl2中Cl元素的化合价降低，发生还原反应作氧化剂，NaBr中Br元素的化合价升高，发生氧化反应作还原剂，故答案选C。
2．（2022·上海市川沙中学高一期中）5KI+KIO3+3H2SO4→3K2SO4+3I2+3H2O中，氧化产物和还原产物的质量比是
A．1：3 B．1：5 C．5：1 D．3：1
【答案】C
【解析】
该反应属于氧化还原反应，高价态的碘和低价态的碘生成了中间态的碘，KI中的I为-1价，化合价升高，失去一个电子被氧化，生成氧化产物I2，KIO3中的I为 +5价，得到5个电子被还原，生成还原产物I2，根据方程式的系数可知，生成的I2中氧化产物和还原产物的物质的量比为5：1，故选C。
3．（2022·浙江·高一阶段练习）反应：S+2KNO3+3C=K2S+3CO2↑+N2↑中，还原剂是
A．C B．KNO3 C．S D．K2S
【答案】A
【解析】
还原剂是失电子、化合价升高的物质，C元素化合价由0价升高到+4价，故为还原剂；
故选A。
4．（2022·浙江嘉兴·高一期末）反应NaH＋H2O=NaOH＋H2↑中，氧化剂是
A．NaH B．H2O C．NaOH D．H2
【答案】B
【解析】
从方程式可以看出：水中氢元素化合价降低，水为氧化剂，故选B。
5．（2022·云南·弥勒市一中高一阶段练习）下列变化需要加入还原剂才能实现的是
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】
A．的变化过程中，KClO3加热分解即可得到氧气，不需要加入还原剂即可实现，故A错误；
B．的变化过程中，硫元素化合价降低被还原，需要加入还原剂才能实现，故B正确；
C．的变化过程中铁元素化合价升高被氧化，需要加入氧化剂才能实现，故C错误;；
D．的变化过程中C元素化合价升高被氧化，需要加入氧化剂才能实现，故D错误；
故答案选B。
6．（2021·重庆市杨家坪中学高一阶段练习）下列氧化还原反应中，表示电子转移的方向和数目正确的是
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】
A．反应中硫元素化合价从0价升高到+4价，失去4个电子，氧元素化合价从0价降低到－2价，得到2个电子，电子转移的方向和数目正确，A正确；
B．反应中氯元素化合价从-1价升高到0价，失去1个电子，Cr元素化合价从+6价降低到+3价，得到3个电子，共计转移6个电子，电子转移的方向和数目表示错误，B错误；
C．反应中铁元素化合价从0价升高到+2价，失去2个电子，H元素化合价从+1价降低到0价，得到1个电子，共计转移2个电子，电子转移的方向和数目表示错误，C错误；
D．硫化氢中硫元素化合价从-2价升高到0价，失去2个电子，硫酸中硫元素化合价从+6价降低到+4价，得到2个电子，共计转移2个电子，电子转移的方向和数目表示错误，D错误；
答案选A。
7．（2022·天津河北·高一学业考试）下列转化中需要加入氧化剂才能实现的是
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】
A．Cl2与H2O反应产生HCl、HClO，Cl2本身既作氧化剂，又作还原剂，不需要加入氧化剂或还原剂就可以实现物质的转化，A不符合题意；
B．Mn元素化合价由反应前的+7价变为反应后Mn2+的+2价，化合价降低，得到电子被还原，需加入还原剂才可以实现，B不符合题意；
C．Fe元素化合价由反应前Fe2+的+2价变为反应后Fe3+的+3价，元素化合价升高，失去电子被氧化，需加入氧化剂才可以实现，C符合题意；
D．在反应过程中C元素化合价不变，因此不需要加入氧化剂或还原剂就可以实现物质的转化，D不符合题意；
故合理选项是C。
8．（2022·浙江杭州·高一期末）在反应Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+2H2O中，氧化产物是
A．HNO3(浓) B．Cu(NO3)2 C．NO2 D．H2O
【答案】B
【解析】
Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+2H2O反应，铜元素化合价升高生发生氧化反应成Cu(NO3)2，Cu(NO3)2是氧化产物；
故选B。
9．（2021·河南·濮阳一高高一阶段练习）下列表示氧化还原反应中电子转移的方向和数目正确的是
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】
A．反应中CO2中C化合价由+4降低到+2，得2e-，C中C的化合价由0升高到+2，失去2e-，故A正确；
B．反应中CuO中Cu化合价由+2降低到0，得2×2e-，C中C的化合价由0升高到+4，失去4e-，双线桥上无得失，故B错误；
C．反应中KClO3中Cl化合价由+5降低到-1，得2×6e-，KClO3中O的化合价由-2升高到0，失去6×2e-，得失电子个数错误，故C错误；
D．反应中Cl2中Cl化合价由0降低到-1，得2×e-，Na中Na的化合价由0升高到+1，失去2×e-，得失电子方向错误，故D错误；
故选A。
10．已知铜在常温下能被稀HNO3溶解，反应为3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
(1)请将上述反应改写成离子方程式：___________。
(2)上述反应中，被还原的物质是___________(填化学式，下同)，发生氧化反应的物质是___________。
(3)用双线桥法标出该反应的电子转移情况：___________。
【答案】(1)3Cu＋8H＋＋2NO=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(2)     HNO3     Cu
(3)
【解析】
(1)
Cu为单质，不可拆；硝酸、硝酸铜为强电解质，可拆；NO为气体，不可拆，H2O不可拆；故离子方程式为：3Cu＋8H＋＋2NO=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；
(2)
方程式中，硝酸中N元素化合价降低，故HNO3被还原；铜的化合价升高，被氧化的物质是：Cu；
(3)
铜与稀硝酸的反应中，铜由0价变为+2价，失去2个电子，硝酸中N原子由+5价变为+2价，得到3个电子，根据得失电子守恒，转移的电子数为6个，故双线桥表示为：。
11．对于反应MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
(1)MnO2在反应中___________电子，所含元素化合价___________，发生___________反应。
(2)HCl在反应中___________电子，所含元素化合价___________，发生___________反应。
(3)用单线桥法标出该反应中电子转移的方向和数目：___________。
【答案】(1)     得到     降低     还原
(2)     失去     升高     氧化
(3)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
【解析】
(1)MnO2中Mn由+4价降为+2价，在反应中得到电子，所含元素化合价降低，发生还原反应。故答案为：得到；降低；还原；
(2)HCl中的Cl由-1价升高为0价，在反应中失去电子，所含元素化合价升高，发生氧化反应。故答案为：失去；升高；氧化；
(3)每摩反应中2molCl-失2mol电子给锰元素，用单线桥法标出该反应中电子转移的方向和数目：MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，故答案为：MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
12．（2022·新疆·石河子第二中学高一阶段练习）回答下列问题
(1)根据反应 3H2S+2HNO3=3S↓+2NO+4H2O，回答下列问题。
①在上述反应中，表现出氧化性的物质是_______，_______是还原产物。
②用双线桥表示出上述反应的电子的情况：_______。
(2)根据反应8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2，回答下列问题。
①氧化剂是_______，还原剂是_______。
②氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。
③当生成28gN2时，被氧化的物质为_______g。
【答案】(1)     HNO3     NO    
(2)     Cl2     NH3     3：2     34
【解析】
(1)①在反应3H2S+2HNO3=3S↓+2NO+4H2O中，N元素化合价由反应前HNO3中的+5价变为反应后NO中的+2价，化合价降低，得到电子被还原为NO，表现氧化性，因此该反应中表现出氧化性的物质是HNO3，NO是还原产物；
②在反应3H2S+2HNO3=3S↓+2NO+4H2O中，N元素化合价由反应前HNO3中的+5价变为反应后NO中的+2价，化合价降低，得到电子2×3e-；S元素化合价由反应前H2S中的-2价变为反应后S单质的0价，失去电子3×2e-，用双线桥法表示电子转移为：；
(2)在反应8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2中，Cl元素由反应前Cl2中的0价变为反应后NH4Cl中的-1价，Cl元素的化合价降低，得到电子被还原，所以Cl2为氧化剂；N元素化合价由反应前NH3的-3价变为反应后N2的0价，N元素化合价升高，失去电子被氧化，NH3是还原剂；
②在该反应中氧化剂是3个Cl2，还原剂是NH3，8个NH3参加反应，其中只有2个NH3作还原剂，故该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2；
③根据方程式可知：每反应产生1 mol (即28 g) N2，其中被氧化的NH3的物质的量是2 mol，其质量是m(NH3)=2 mol×17 g/mol=34 g。